KR0184687B1 - Solid state imaging device having high sensitivity and exhibiting high degree of light utilization and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고체촬상장치와 그 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 마이크로렌즈가 광전변환부상에 형성되어 있는 고체촬상장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 광전변환부 위에, 절연막(42), 전송전극(43), 차광막(44), 보호막(45) 및 평탄화층(51)을 형성하고, 평탄화층(51) 위에 오목렌즈층(52)을 격자형으로 형성한다. 격자형의 오목렌즈층(52)을 열용융하여 오목 마이크로렌즈층으로 변환한다. 오목렌즈(52)보다 굴절률이 낮은 수지층(53), 버퍼층(54) 및 볼록 마이크로렌즈(57)를 오목렌즈층(52) 위에 순차형성한다. 이 오목 렌즈층(52)은 볼록 마이크로렌즈(57)에 의해 집광된 광속을 광전변환부(41)상에 수직으로 입사되게 하는 작용을 갖는다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid state imaging device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a solid state imaging device in which a microlens is formed on a photoelectric conversion portion and a manufacturing method thereof. An insulating film 42, a transfer electrode 43, a light shielding film 44, a protective film 45, and a planarization layer 51 are formed on the photoelectric conversion portion, and the concave lens layer 52 is lattice-shaped on the planarization layer 51. To form. The lattice-shaped concave lens layer 52 is hot melted and converted into a concave micro lens layer. The resin layer 53, the buffer layer 54, and the convex microlens 57, which are lower in refractive index than the concave lens 52, are sequentially formed on the concave lens layer 52. This concave lens layer 52 has a function of causing the light beams collected by the convex microlenses 57 to be incident vertically on the photoelectric conversion section 41.
Description
제1a, b, c, d 및 e도는 본 발명에 따른 고체촬상장치의 제조방법의 제1실시예를 설명하는 공정도.1A, b, c, d and e are process drawings for explaining a first embodiment of a method for manufacturing a solid state imaging device according to the present invention.
제2도는 화소영역이 관통되어 형성된 격자형 패턴의 레지스트의 사시도.2 is a perspective view of a lattice pattern resist formed by passing pixel regions therethrough.
제3도는 상기 레지스트를 열용융한 상태를 보여주는 사시도.3 is a perspective view showing a state in which the resist is hot melted;
제 4a, b 및 c도는 본 발명에 따른 고체촬상장치의 제조방법의 제2실시예를 설명하는 공정도.4A, 4B and 4C are process drawings for explaining a second embodiment of the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention.
제5a 및 b도는 본 발명에 따른 고체촬상장치의 제조방법의 제3실시예를 설명하는 공정도.5A and 5B are process drawings for explaining a third embodiment of the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention.
제6a, b 및 c도는 종래예의 개념도와 본 발명의 개념도를 나타낸 도면.6a, b and c show a conceptual diagram of a conventional example and a conceptual diagram of the present invention;
제7a, b, c 및 d도는 본 발명의 고체촬상장치의 제조방법의 제4실시예를 설명하는 공정도.7a, b, c and d are process drawings for explaining the fourth embodiment of the method for manufacturing the solid-state imaging device of the present invention.
제8a 및 8b도의 (B)는 종래예의 집광동작을 나타낸 도면.8A and 8B show a condensing operation of the conventional example.
제8c도는 본 발명의 집광동작을 나타낸 도면.8C is a view showing a condensing operation of the present invention.
제9a 및 b도는 종래예의 집광동작과 본 발명의 집광동작을 비교하는 도면.9A and 9B are views for comparing the condensing operation of the conventional example with that of the present invention.
제10도는 굴절률 1.6인 재료에 입사되는 광의 반사율과 입사각도에 대한 반사율 의존성을 보여주는 그래프이다.FIG. 10 is a graph showing reflectance dependence on reflectance and incident angle of light incident on a material having a refractive index of 1.6.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1,41,61,81 : 광전변환부 2,42,82 : 층간절연막1,41,61,81: photoelectric conversion unit 2,42,82: interlayer insulating film
3,43,83 : 전송전극 4,44,64,84 : 차광막3,43,83: transfer electrode 4,44,64,84: light shielding film
5,45,85 : 보호막 16,51,71 : 평탄화층5,45,85: protective film 16,51,71: planarization layer
17 : 질화실리콘 층 18 : 감광성 레지스트17 silicon nitride layer 18 photosensitive resist
19,75 : 레지스트층 52 : 오목렌즈층19,75: resist layer 52: concave lens layer
53 : 저굴절률 수지층 54 : 버퍼층53: low refractive index resin layer 54: buffer layer
57 : 볼록 마이크로렌즈 76 : 오목 마이크로렌즈층57: convex microlens 76: concave microlens layer
86,170 : 오목 마이크로렌즈 95 : 레지스트86170: concave microlens 95: resist
본 발명은 고체촬상장치와 그 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 광전변환부 및 그 광전변환부상에 형성된 마이크로렌즈를 포함하는 고체촬상장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid state imaging device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a solid state imaging device including a photoelectric conversion unit and a microlens formed on the photoelectric conversion unit and a manufacturing method thereof.
최근에는, 고체촬상장치 기술에서, 마이크로렌즈를 사용하여 비약적으로 감도가 향상되었다.In recent years, in the solid state imaging device technology, the sensitivity has been remarkably improved by using a microlens.
종래, 마이크로렌즈를 구비한 고체촬상장치에 있어서는, 제 8a도에 도시된 것과 같은 고체촬상장치가 있다. 제 8a도는 고체촬상장치의 단위 화소내의 광학계를 도시한 것이다. 제8a도에서, 참조부호(181)는 광전변환부, (182)는 층간절연막, (183)은 신호전하의 전송전극, (184)는 각 전송전극 상부의 차광부, (185)는 보호막, (186)은 투명 수지층 또는 마이크로렌즈 지지층, (187)은 마이크로렌즈, (188)은 렌즈 단부로의 수직 입사광, (189)는 경사 입사광이다.Conventionally, in the solid state imaging device having a microlens, there is a solid state imaging device as shown in Fig. 8A. 8A shows the optical system in the unit pixel of the solid state imaging device. In FIG. 8A, reference numeral 181 denotes a photoelectric conversion portion, 182 denotes an interlayer insulating film, 183 denotes a transfer electrode for signal charge, 184 denotes a light shielding portion over each transfer electrode, and 185 denotes a protective layer, Denoted at 186 is a transparent resin layer or microlens support layer, 187 is a microlens, 188 is vertical incident light to the lens end, and 189 is oblique incident light.
제8a도에 도시된 바와같이, 이 고체촬상장치는 마이크로렌즈(187)에 의해 수직입사광(188)을 광전변환부(181)로 인도하여 감도를 향상시키도록 되어있다.As shown in FIG. 8A, this solid-state imaging device is adapted to guide the vertical incident light 188 to the photoelectric conversion section 181 by the microlens 187 to improve the sensitivity.
제8b도는 종래의 고체촬상장치의 광전변환부로의 광의 입사상황을 도시한 것이다. 제8b도의 (B)에서, 참조부호(190)는 통상의 조리개 위치에서의 입사광속, (191)은 유효 광전변환 영역, (192)는 실제로 광전변환이 행해지는 영역, (193)은 조리개를 열었을 때 신호전하 전송영역 부근에 경사 입사 상태로 도달하는 장파장광, (194)는 차광막 등으로 구성된 실제 조리개이다.8B shows the incident state of light into the photoelectric conversion section of the conventional solid state imaging device. In FIG. 8B, reference numeral 190 denotes an incident light beam at a normal aperture position, 191 is an effective photoelectric conversion region, 192 is an area where photoelectric conversion is actually performed, and 193 is an aperture. When opened, the long-wavelength light 194 reaching the oblique incidence state near the signal charge transmission region is an actual aperture composed of a light shielding film or the like.
오늘날, 고체촬상장치의 용도는 비디오무비로부터 감시용 카메라 등에 이르기까지 매우 광범위하다. 실로, 고체촬상장치는 이와같은 다양한 용도 때문에 거의 모든 종류의 광학계에 응용되고 있다.Today, solid-state imaging devices have a wide range of uses, from video movies to surveillance cameras and the like. Indeed, solid-state imaging devices have been applied to almost all kinds of optical systems because of their various uses.
많은 경우에, 예컨대 카메라 렌즈 광학계의 조리개 변화와 같이, 과거에는 그렇게 심각한 문제로 취급되지 않았던 광학계내의 광학적변화가 화질이나 화면의 밝기 등에 중대한 영향을 미친다는 것이 발견되었다. 이와 관련하여, 상기 종래의 고체촬상장치에는 다음과 같은 결점이 있다.In many cases, it has been found that optical changes in the optical system, which have not been treated as a serious problem in the past, such as aperture changes in camera lens optics, have a significant effect on image quality, screen brightness, and the like. In this regard, the conventional solid state imaging device has the following drawbacks.
이런 종래의 고체촬상장치에 있어서는, 마이크로렌즈 광학계의 설계에 있어 조리개가 보다 좁게되는 상태를 최적 상태로 하는 경우가 많았다. 즉, 제 8a도에 도시된 바와같이, 렌즈 단부로의 수직 입사광(188)이 잠식되지 않고 광전변환부로 입사되는 설계를 가장 이상적이라고 여기곤 했다.In such a conventional solid state imaging device, in many cases, the state where the aperture becomes narrower is optimal in the design of the microlens optical system. That is, as shown in FIG. 8A, a design in which the vertical incident light 188 to the lens end is not eroded but incident to the photoelectric conversion portion is considered ideal.
그러나, 어두운 방에서 촬상하는 경우처럼 렌즈를 거의 해방에 가까운 상태로 사용할 경우에는, 제8a도에 참조부호(189)로 표시된 경사 입사광의 총 입사 광량에 대한 비율이 현저히 증가한다. 그결과, 구멍 주변의 구조물에 의해 잠식되어 광전변환부(181)로 입사하지 못하는 광의 비율이 증가하여, 실질적으로 감도가 저하된다.However, when the lens is used in a state almost close to liberation, such as when imaging in a dark room, the ratio of the total incident light amount of the oblique incident light indicated by reference numeral 189 in FIG. 8A increases significantly. As a result, the ratio of the light encroached by the structure around the hole and failing to enter the photoelectric conversion unit 181 increases, thereby substantially decreasing the sensitivity.
상기 고체촬상장치가 컬러촬상장치인 경우에는, 화이트 벨런스가 악영향을 받을 수 있는 다른 문제도 있다.If the solid state imaging device is a color imaging device, there is another problem that white balance may be adversely affected.
이와같이, 이런 형태의 종래의 고체촬상장치에서는 촬상조건의 변화로 인한 화질의 열화를 유발할 수 있다.As described above, in the conventional solid-state imaging device of this type, the image quality may be deteriorated due to the change of the imaging condition.
상기 종래의 고체촬상장치에서, 마이크로렌즈의 구성은, 제8b도에 도시된 바와같이, 입사광속이 광전변환부(191)를 통과하는 영역(192)이 광전변환부(191)의 중심 부근으로 한정된다. 따라서, 발생된 캐리어들이 광전변환부의 중심부에서 국소적으로 과포화에 가까운 상태로 되고, 이 부분에서의 전자의 천이 확률은 캐리어 확산시간의 오더(order)로 저하되기 쉽다. 그 이유는, 기본적으로, 완전히 공핍상태인 부분이 최고의 전자 천이확률을 갖는다는데서 찾을 수 있다.In the conventional solid-state imaging device, the configuration of the microlens is that, as shown in FIG. 8B, the region 192 through which the incident light beam passes through the photoelectric conversion unit 191 is moved to the vicinity of the center of the photoelectric conversion unit 191. It is limited. Accordingly, the generated carriers are locally close to supersaturation at the center of the photoelectric conversion portion, and the probability of electron transition in this portion is likely to be lowered to the order of carrier diffusion time. The reason can be found basically that the part which is completely depleted has the highest electron transition probability.
일반적으로, 광전변환부(191) 자체는 N형 층이고, 광전변환부(191)의 주변부는 P형 층으로 둘러싸인다. 따라서, 광전변환부(191)의 주변부는 전위구배가 크고 전자의 천이확률이 높다. 그러나, 이미 설명한 바와같이, 상기 종래의 고체촬상장치는 이런 주변부를 광전변환에 사용할 수 없다는 단점이 있다. 이 때문에, 감도의 면에서 종래의 장치는 결코 효율적이지 못하다.In general, the photoelectric conversion unit 191 itself is an N-type layer, and the periphery of the photoelectric conversion unit 191 is surrounded by the P-type layer. Therefore, the peripheral portion of the photoelectric conversion unit 191 has a large potential gradient and a high probability of transition of electrons. However, as already described, the conventional solid-state imaging device has a disadvantage in that such a peripheral portion cannot be used for photoelectric conversion. For this reason, the conventional apparatus is never efficient in terms of sensitivity.
마이크로렌즈를 통과한 입사광은 기본적으로 광전변환부에 대해 경사지게 될 수 있다. 따라서, 가시광 영역의 장파장 광이 광전변환부를 포함해 기판에 침입하는 깊이(5-10㎛)를 고려할 때, 광전변환부에 인접한 신호전하 전송부의 내부에서 또는 신호전하 전송부에 매우 가까운 부분에서 상기 입사광에 대한 광전변환이 행해질 확률은 거의 없다. 이것은, 스미어(smear) 억제의 입장에서 반드시 양호하다고는 말할 수 없다.The incident light passing through the microlens may basically be inclined with respect to the photoelectric conversion unit. Therefore, in consideration of the depth (5-10 μm) in which the long wavelength light of the visible region penetrates the substrate including the photoelectric conversion part, the light is transmitted inside the signal charge transmission part adjacent to the photoelectric conversion part or at a portion very close to the signal charge transmission part. There is little probability that photoelectric conversion to incident light will be performed. This is not necessarily good from the standpoint of smear suppression.
따라서, 촬상조건을 최적화 하려면, 광전변환 영역과 마이크로렌즈 광학계 쌍방을 매치할 필요가 있다.Therefore, in order to optimize the imaging conditions, it is necessary to match both the photoelectric conversion region and the microlens optical system.
싱글 렌즈를 고려할 경우, 일반적으로 렌즈의 직경(이 직경은 피사체의 직경을 고려하는 것이 좋다)이 일정하다면 초점거리가 짧을수록 렌즈가 밝아진다고 할 수 있다. 즉, 이런 렌즈를 이용하면 화면의 조도가 높아진다. 요컨데, 렌즈의 곡률이 커질수록, 소자 감도가 높아진다. 따라서, 종래의 장치들은 비교적 곡률이 큰 마이크로렌즈를 구비한다.When considering a single lens, in general, if the diameter of the lens (this diameter is better to consider the diameter of the subject) is constant, the shorter the focal length, the brighter the lens. In other words, using such a lens increases the illuminance of the screen. In short, the larger the curvature of the lens, the higher the device sensitivity. Thus, conventional devices have a relatively large curvature microlens.
그러나, 마이크로렌즈의 곡률이 커지면, 렌즈로 광이 입사하는 지점에서의 입사광의 입사각도가 렌즈의 접면에 대해 커진다. 이때는, 굴절률 1.6의 재료에 대한 s 성분의 반사율 Rs 및 p성분의 반사율 Rp를 도시한 제10도에서와 같이, 통상, 입사각 θ도가 60°이상일 경우에는, 관련 반사율이 무시할 수 없을 정도로 높아서(예컨데, 이 경우 Rs=21%임), 마이크로렌즈 표면에서의 광의 반사가 무시할 수 없을 정도로 높다. 그결과 감도가 저하된다.However, as the curvature of the microlenses increases, the incident angle of incident light at the point where light enters the lens increases with respect to the contact surface of the lens. At this time, as shown in FIG. 10 showing the reflectance Rs of the s component and the reflectance Rp of the p component with respect to the material having a refractive index of 1.6, when the incident angle θ is 60 degrees or more, the related reflectance is insignificantly high (for example, , In this case Rs = 21%), the reflection of light on the microlens surface is insignificantly high. As a result, the sensitivity is lowered.
이렇게, 종래의 장치에서는 상기와 같이 광의 이용율에 관해서도 아직 해결해야할 문제가 있다.As described above, in the conventional apparatus, there is still a problem to be solved with respect to light utilization as described above.
따라서, 본 발명의 목적은, 감도가 높고 광의 이용율을 높일 수 있는 고체촬상소자 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.It is therefore an object of the present invention to provide a solid state image pickup device and a method of manufacturing the same, which have high sensitivity and can increase light utilization.
상기 목적을 달성하기 위해, 광전변환부를 포함하는 복수의 화소 및 상기 광전변환부 위에 배치된 볼록 마이크로렌즈를 구비한 고체촬상장치에 있어서 ; 상기 광전변환부와 상기 볼록 마이크로렌즈 사이에 형성되어 상기 볼록 마이크로렌즈를 지지하는 지지층; 및 상기 지지층과 광전변환부 사이에 배치되고, 상기 지지층을 구성하는 재료보다 굴절률이 높은 재료로 형성된 오목 마이크로렌즈층을 포함하는 고체촬상장치를 제공한다.In order to achieve the above object, there is provided a solid-state imaging device having a plurality of pixels including a photoelectric conversion section and convex microlenses disposed on the photoelectric conversion section; A support layer formed between the photoelectric conversion unit and the convex microlens to support the convex microlens; And a concave microlens layer disposed between the support layer and the photoelectric conversion unit and formed of a material having a refractive index higher than that of the material constituting the support layer.
이 고체촬상장치는 상기 오목 마이크로렌즈층이 상기 볼록 마이크로렌즈에 의해 집광된 광속을 상기 광전변환부로 수직입사광에 가깝게 평행화하여 입사시키도록 설계되었다.This solid-state imaging device is designed such that the concave microlens layer causes the light beams collected by the convex microlenses to enter the photoelectric conversion unit in parallel to the vertical incident light.
집광된 광선들을 평행화하면, 광전변환부상의 광전변환부와 대향하는 공간을 둘러싸는 조리개에 집광된 광이 충돌하는 것을 방지할 수 있다. 따라서 감도가 향상된다.By collimating the collected light rays, it is possible to prevent the collected light from colliding with the aperture surrounding the space facing the photoelectric conversion part on the photoelectric conversion part. Therefore, the sensitivity is improved.
또한, 상기 집광된 광을 평행화하면, 집광된 광이 이루는 광속이 상기 광전변환부에 입사하는 면적을 증가시킬 수 있다. 이렇게 되면, 광전변환부의 유효 이용면적이 증가하여, 감도가 향상된다.In addition, when the condensed light is parallelized, an area of the light beams formed by the condensed light may be incident on the photoelectric conversion unit. In this case, the effective utilization area of the photoelectric conversion unit is increased, and the sensitivity is improved.
또한, 오목 마이크로렌즈층과 지지층 사이에 배치되어 지지층을 지지하는 오목 렌즈 설치(seating)층이 제공되고; 오목 마이크로렌즈의 재료 지지층의 재료 및 오목 마이크로렌즈층의 재료 모두 오목 렌즈설치층의 재료보다 굴절률이 높도록 설계된다.Also provided is a concave lens seating layer disposed between the concave microlens layer and the support layer to support the support layer; The material of the material supporting layer of the concave microlens and the material of the concave microlens layer are both designed to have a higher refractive index than the material of the concave lens attaching layer.
또, 본 발명에 따른 고체촬상소자는, 오목 마이크로렌즈층이 볼록 마이크로렌즈에 의해 집광된 광선을 광전변환부상으로 수직 입사광에 가깝게 평행화하여 입사시키도록 설계되었다.In addition, the solid state image pickup device according to the present invention is designed such that the concave microlens layer is incident on the photoelectric conversion portion by parallelizing the light beams condensed by the convex microlenses.
볼록 마이크로렌즈의 재료, 지지층의 재료 및 오목 마이크로렌즈층의 재료 모두 오목 렌즈 설치층의 재료보다 굴절률이 높으므로, 볼록 마이크로렌즈에 의해 집광된 광속이 오목 렌즈 설치중에 의해 확산되는 경우가 없다. 이 때문에, 집광특성이 향상된다.Since the material of the convex microlens, the material of the support layer, and the material of the concave microlens layer are higher in refractive index than the material of the concave lens attaching layer, the luminous flux collected by the convex microlens is not diffused during concave lens installation. For this reason, the light condensing characteristic is improved.
지지층에 비해 굴절률이 낮은 재료로 된 오목 렌즈 설치층이 지지층 바로 밑에 배치되므로, 초점거리를 증가시키지 않고, 볼록 마이크로 렌즈의 곡률을 상기한 오목 렌즈 설치층이 없는 경우보다 작게할 수 있다. 따라서, 볼록 마이크로렌즈 표면에서의 입사광의 반사를 방지할 수 있다.Since the concave lens attachment layer made of a material having a lower refractive index than the support layer is disposed directly below the support layer, the curvature of the convex microlenses can be made smaller than without the above concave lens attachment layer without increasing the focal length. Therefore, reflection of incident light on the convex microlens surface can be prevented.
광전변환부상에, 오목 마이크로렌즈층, 지지층 및 볼록 마이크로렌즈를 순차형성하는 고체촬상장치의 제조방법에 있어서: 상기 광전변환부상에, 상기 볼록 마이크로렌즈를 구성하는 재료와 상기 지지층을 구성하는 재료보다 굴절률이 높은 투명한 재료의 평탄층을 형성하는 단계; 상기 평탄층의 표면상에, 상기 광전변환부에 대향하는 관통 구명을 가지며 감광성 수지로 된 격자형 패턴층을 형성하는 단계: 상기 격자형 패턴층을 열용융하여, 상기 격자형 패턴층을 오목 마이크로렌즈 형상의 복수의 오목부를 갖는 오목 마이크로렌즈 패턴층으로 변환하는 단계; 및 상기 오목 마이크로렌즈 패턴층을 에칭하여, 이 마이크로렌즈 패터층의 오목 마이크로렌즈 형상을 상기 오목 마이크로렌즈층 밑의 상기 평탄층에 전사함으로써, 상기 평탄층을 상기 오목 마이크로렌즈층으로 변환하는 단계를 포함하는 고체촬상장치의 제조방법이 제공된다.A method for manufacturing a solid-state imaging device that sequentially forms a concave microlens layer, a support layer, and a convex microlens on a photoelectric conversion portion, comprising: on the photoelectric conversion portion, a material constituting the convex microlens and a material constituting the support layer. Forming a flat layer of transparent material having a high refractive index; Forming a lattice pattern layer made of a photosensitive resin on the surface of the flat layer and facing the photoelectric conversion unit: heat-melting the lattice pattern layer to concave the lattice pattern layer Converting to a concave microlens pattern layer having a plurality of concave portions of a lens shape; And etching the concave microlens pattern layer to transfer the concave microlens shape of the microlens pattern layer to the flattened layer under the concave microlens layer, thereby converting the flattened layer to the concave microlens layer. Provided is a method of manufacturing a solid state imaging device.
본 발명의 고체촬상장치의 제조방법에 따르면, 격자형 패턴층을 열용융하여 오목 마이크로렌즈 패턴층을 형성한 뒤, 이 오목 마이크로렌즈 패턴층을 에칭하여 오목 마이크로렌즈 형상이 오목 마이크로렌즈층을 제공하기 위한 평탄층에 전사되게 한다. 본 발병의 고체촬상장치는 이렇게 제작된다.According to the manufacturing method of the solid-state imaging device of the present invention, after forming the concave microlens pattern layer by heat melting the lattice pattern layer, the concave microlens pattern layer is etched to provide the concave microlens layer shape. Transfer to a flat layer for The solid state imaging device of the present disease is manufactured in this way.
광전변환부상에, 오목 마이크로렌즈층, 렌즈 설치층 및 볼록 마이크로렌즈를 순차형성하는 고체촬상장치의 제조방법에 있어서: 상기 렌즈 설치층의 구성 재료보다 광투과율과 굴절률이 높은 감광성수지재료로 형성되어 상기 광전변환부에 대향하는 관통 구멍을 갖는 격자형 패턴층을 상기 광전변환부상에 형성하는 단계: 및 상기 격자형 패턴층을 열용융한 뒤에, 열용융된 격자형 패턴층을 열경화하여, 이 격자형 패턴층을 오목 마이크로렌즈층으로 변환하는 단계를 포함하는 고체촬상장치의 제조방법이 제공된다.A method for manufacturing a solid-state imaging device that sequentially forms a concave microlens layer, a lens mounting layer, and a convex microlens on a photoelectric conversion portion, the method comprising: a photosensitive resin material having a higher light transmittance and a refractive index than a constituent material of the lens mounting layer Forming a lattice pattern layer having through-holes opposite to the photoelectric conversion portion on the photoelectric conversion portion; and heat-treating the hot melted lattice pattern layer after heat melting the lattice pattern layer, A method for manufacturing a solid-state imaging device comprising converting a lattice pattern layer into a concave microlens layer is provided.
이 방법에 따르면, 격자형 패턴층을 열용융하여 오목 마이크로렌즈층으로 형성함으로써, 고체 촬상장치를 제조한다.According to this method, a solid-state imaging device is manufactured by thermally melting a lattice pattern layer to form a concave microlens layer.
광전변환부상에, 오목 마이크로렌즈층, 지지층 및 볼록 마이크로렌즈를 순차형성하는 고체촬상장치의 제조방법에 있어서: 감광성수지 재료를 격자형으로 패턴화하고 경화시켜, 상기 광전변환부에 대향하는 관통 구멍을 가진 격자형 패턴층을 광전변환부상에 형성하는 단계: 및 상기 격자형 패턴층에 투명수지로 된 오버코팅층을 형성하여 상기 오버코팅층이 오목 마이크로렌즈층으로 작용할 수 있게 하는 단계를 포함하는 고체촬상장치의 제조방법이 제공된다.A method for manufacturing a solid-state imaging device, in which a concave microlens layer, a support layer, and a convex microlens are sequentially formed on a photoelectric conversion portion, comprising: patterning and curing a photosensitive resin material in a lattice shape, and through holes facing the photoelectric conversion portion. Forming a lattice pattern layer having a photoresist on the photoelectric conversion unit; and forming an overcoat layer made of a transparent resin on the lattice pattern layer to enable the overcoat layer to act as a concave microlens layer. A method of making a device is provided.
이 밥법에 따르면, 격자형 패턴층을 열용융하지 않고 오목 마이크로렌즈층을 형성할 수 있다. 이 때문에 재현성이 양호한 오목 마이크로렌즈층을 형성할 수 있다.According to this method, the concave microlens layer can be formed without thermal melting the lattice pattern layer. For this reason, the concave micro lens layer with good reproducibility can be formed.
이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 고체촬상장치 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the solid-state imaging device and the manufacturing method of the present invention.
첫째, 종래예와 본 발명을 비교하기 위해, 제9a도에는 종래의 단위화소의 단면 모델을, 제 9b도에는 본 발명의 대표적인 단면 모델을 도시한다. 제 9a도에 도시된 종래 모델과 제 9b도에 도시된 본 발명의 모델에서는, 실질적인 조리개, 구멍 및 볼록 마이크로렌즈가 각각 동일한 크기라고 가정하였다. 제9b도에 도시된 바와같이, 본 발명의 모델은 볼록 마이크로렌즈(197)의 바로 밑에 오목 마이크로렌즈(170)를 구비한 점에서 종래 모델과 유일하게 차이가 난다.First, in order to compare the present invention with the conventional example, a cross-sectional model of a conventional unit pixel is shown in FIG. 9A, and a representative cross-sectional model of the present invention is shown in FIG. 9B. In the conventional model shown in FIG. 9A and the model of the present invention shown in FIG. 9B, it is assumed that the substantial apertures, holes, and convex microlenses are the same size, respectively. As shown in FIG. 9B, the model of the present invention is uniquely different from the conventional model in that the concave microlens 170 is provided directly under the convex microlens 197.
제 9a, b도에서, 참조부호(198,199)는 각각 마이크로렌즈 단부에서의 수직입사광과 경사입사광이다. 수직입사광(198)은, 제 9a도의 종래 모델에서는 광전변환영역 d의 표면 중앙부에 초점을 맞추도록 설계되었다. 이에 비해, 제 9b도의 본 발명의 모델에서는, 오목 마이크로 렌즈(170)에 의해 수직입사광(198)이 굴절되어 광전변환영역에서 넓게 확산되도록 설계되었다.9A and 9B, reference numerals 198 and 199 denote vertically incident light and obliquely incident light at the microlens end, respectively. The vertical incident light 198 is designed to focus on the surface center portion of the photoelectric conversion region d in the conventional model of FIG. 9A. In contrast, in the model of the present invention of FIG. 9B, the vertical incident light 198 is refracted by the concave micro lens 170 and designed to diffuse widely in the photoelectric conversion region.
제 9a도의 종래 모델에서는, 경사입사광이 조리개(204)에 막혀 광전변환부(207)로 입사되지 않는다. 반면에, 제 9b도의 본 발명의 모델에서는, 경사입사광(199)이 오목 마이크로렌즈(170)에 의해 굴절되어 광전변환부(207)로 입사된다.In the conventional model of FIG. 9A, the oblique incident light is blocked by the stop 204 and is not incident to the photoelectric conversion unit 207. On the other hand, in the model of the present invention of FIG. 9B, the inclined incident light 199 is refracted by the concave microlens 170 and is incident on the photoelectric conversion section 207.
제 8a, b, 및 c도를 기초로 종래예와 본 발명을 비교한다. 제8a도와 같이 고체촬상소자의 단위화소의 기하학적 구성은 차광막(184)이나 전극(183)으로 구성된 유효 조리개를 포함한다. 제8b도는 본 발명을 나타낸 제 8a, d 및 e도에 대응하는 종래의 구성을 보여준다.Compared with the prior art example and this invention based on FIG. 8A, b, and c figure. As shown in FIG. 8A, the geometry of the unit pixels of the solid state image pickup device includes an effective aperture formed of the light shielding film 184 or the electrode 183. As shown in FIG. FIG. 8B shows a conventional configuration corresponding to FIGS. 8A, d and e showing the present invention.
제8c도의 (D)와 같이, 유효 광전변환영역(201)을 포함한 광전변환부 바로 위에 굴절률이 높은 오목 마이크로렌즈(205)가 형성된 본 발명의 구성에 따르면, 상기 오목 마이크로렌즈(205)의 상방에 배치되어 있는 볼록 마이크로렌즈(도시안됨)에 의해 굴절되어 볼록 마이크로렌즈의 초점을 향해 집광되기 시작하는 광속(210)이 상기 오목 마이크로렌즈(205)에 의해 굴절되므로, 상기 광속(210)이 수직방향에 대해 거의 평행하게 된다. 따라서, 본 발명에 따르면, 상기 볼록 마이크로렌즈에 의해 굴절되어 집광과정에 있는 입사광속을 상기 오목 마이크로렌즈에 의해 진행방향을 평행화하여 광전변환부와 사실상 동일한 단면적을 갖는 거의 평행한 광선속으로 변환한다. 따라서, 본 발명에 의하면, 유효 광전변환영역(201)에서 광속 통과영역(202)이 점유하는 비율이 종래예에 비해 증가된다. 즉, 유효 광전변환영역의 이용효율이 향상되고 감도가 향상된다.According to the configuration of the present invention in which the concave microlens 205 having a high refractive index is formed directly on the photoelectric conversion section including the effective photoelectric conversion region 201 as shown in FIG. 8C, the upper portion of the concave microlens 205 is upward. The luminous flux 210 is refracted by the concave microlens 205, which is refracted by the convex microlens (not shown) disposed at and started to be focused toward the focal point of the convex microlens, so that the luminous flux 210 is perpendicular. It is almost parallel to the direction. Therefore, according to the present invention, the incident light beams refracted by the convex microlenses in the condensing process are parallelized in the traveling direction by the concave microlenses to convert into almost parallel light beams having substantially the same cross-sectional area as the photoelectric conversion unit. . Therefore, according to the present invention, the ratio occupied by the light beam passing region 202 in the effective photoelectric conversion region 201 is increased as compared with the conventional example. That is, the utilization efficiency of the effective photoelectric conversion region is improved and the sensitivity is improved.
본 발명의 고체촬상장치는, 볼록 마이크로렌즈와 그 볼록 마이크로렌즈의 지지층 바로 밑에, 상기 블록 마이크로렌즈 및 지지층에 비교하여 굴절률이 높은 투명수지재료를 이용하여 오목 마이크로렌즈가 형성되어 있으므로, 상기 볼록 마이크로렌즈를 통과하여 집광되는 어떠한 광속이라도 광전변환부 상방에서 평행광선으로 될 수 있다.In the solid-state imaging device of the present invention, since the concave microlens is formed under the convex microlens and the support layer of the convex microlens, the concave microlens is formed using a transparent resin material having a higher refractive index than the block microlens and the support layer. Any luminous flux collected through the lens may be parallel light above the photoelectric conversion section.
본 발명의 이상의 구성에 있어서, 상기 볼록 마이크로렌즈의 지지층을 상기 볼록 마이크로렌즈 및 오목 마이크로렌즈에 비해 굴절률이 낮은 투명수지재료로 제조한다. 이렇게 하면 광선의 평행화가 더 향상된다. 또한, 상기 지지층 바로 밑의 중간층으로서, 볼록 마이크로렌즈 및 지지층에 비해 굴절률이 낮은 투명수지로 된 평탄층을 형성할 수 있다.In the above configuration of the present invention, the support layer of the convex microlenses is made of a transparent resin material having a lower refractive index than the convex microlenses and the concave microlenses. This further improves the parallelism of the rays. In addition, a flat layer made of a transparent resin having a lower refractive index than the convex microlenses and the support layer may be formed as an intermediate layer directly under the support layer.
[실시예 1]Example 1
제 1a도 및 1b도는 본 발명에 따른 고체촬상장치의 제조방법의 실시예를 도시하였다. 제1도에는 이 고체촬상장치의 단위화소를 나타내는 셀의 구성을 도시하였다.1A and 1B show an embodiment of a method of manufacturing a solid state imaging device according to the present invention. 1 shows the structure of a cell representing the unit pixels of the solid state imaging device.
제1a도에 도시된 바와같이, 광전변환부(1)를 포함한 기판상의, 광전변환부(1)에 대향하지 않는 영역에 층간절연막(2)을 삽입한 전송전극들(3)을 형성한다. 이 전송전극(3)을 덮도록 차광막(4)을 배치한 뒤, 이 차광막(4)과 광전변환부(1) 양쪽을 덮는 보호막(5)을 형성한다. 이 보호막(5)은 하지 흑백 디바이스를 보호하기 위한 것이다. 상기 이 보호막(5)을 형성한 직후에, 수소 분위기중에서 어닐링을 행한다. 이 어닐링은, 상기 광전변환부(1)의 활성영역과 산화막과의 계면에서의 격자 부정합에 의한 계면준위의 릴랙세이션(완화)의 한가지 방법이다. 보호막(5)위에는 평탄화층(16)을 형성한다. 이 평탄화층(16)은, 열용융성 저융점 유리 또는 SOG(spin-on glass)막으로 구성되고 전극(3) 등에 의해 발생된 모든 표면 단차를 완화하기 위한 것이다. 상기 평탄화층(16)의 위에는, 화학 증착법 등에 의해, 질화실리콘으로 된 두께 1.5㎛정도의 질화실리콘 층(17)을 형성한다. 상기 질화실리콘 층(17)의 두께는 상기 단차의 정도에 따라 다르지만, 통상 1.5 내지 2.0㎛로 설정된다. 상기 질화실리콘 층(17)의 굴절률은 그 질화실리콘 층(17)의 성장조건에 따라 다르지만, 통상은 2.0이상이다. 이 질화실리콘 층(17)은 이후의 공정을 거쳐 굴절률이 높은 오목 마이크로렌즈로 된다.As shown in FIG. 1A, the transfer electrodes 3 having the interlayer insulating film 2 inserted therein are formed on a substrate including the photoelectric conversion section 1 in a region not facing the photoelectric conversion section 1. After the light shielding film 4 is arrange | positioned so that this transfer electrode 3 may be covered, the protective film 5 which covers both the light shielding film 4 and the photoelectric conversion part 1 is formed. This protective film 5 is for protecting the base monochrome device. Immediately after the protective film 5 is formed, annealing is performed in a hydrogen atmosphere. This annealing is one method of relaxation (relaxation) of the interface level due to lattice mismatch at the interface between the active region of the photoelectric conversion section 1 and the oxide film. The planarization layer 16 is formed on the protective film 5. The planarization layer 16 is made of a hot melt low melting point glass or a spin-on glass (SOG) film and is intended to alleviate all surface steps generated by the electrodes 3 and the like. On the planarization layer 16, a silicon nitride layer 17 having a thickness of about 1.5 mu m of silicon nitride is formed by a chemical vapor deposition method or the like. Although the thickness of the said silicon nitride layer 17 changes with the grade of the said step, it is normally set to 1.5-2.0 micrometers. The refractive index of the silicon nitride layer 17 depends on the growth conditions of the silicon nitride layer 17, but is usually 2.0 or more. The silicon nitride layer 17 is a concave microlens having a high refractive index through the following steps.
이어서, 제1b도에 도시된 바와같이, 포토리소그래피에 의해 질화실리콘 층(17)위에, 광전변환부(1)에 대향하는 화소부분이 관통되어 있는 격자형태로 패턴화된 감광성 레지스트(18)를 형성한다. 이 레지스트를 윗쪽에서 비스듬히 본 것이 제2도이다. 이 레지스트(18)는 노볼락(novolak) 수지로 대표되는 열가소성 수지로 형성된다. 레지스트(18)를 180℃정도의 온도로 가열 용융하여, 제1b도에 파단선으로 도시된 형태의 오목 마이크로렌즈를 구비한 레지스트층(19)으로 형성한다. 열용융 흐의 레지스트층(19)을 윗쪽에서 비스듬히 바라본 것이 제3도이다.Subsequently, as shown in FIG. 1B, the photosensitive resist 18 patterned in a lattice form is formed on the silicon nitride layer 17 by photolithography through which the pixel portion opposite to the photoelectric conversion section 1 is penetrated. Form. This resist is viewed obliquely from above in FIG. 2. This resist 18 is formed of a thermoplastic resin represented by a novolak resin. The resist 18 is melted by heating to a temperature of about 180 ° C., and formed into a resist layer 19 having a concave microlens of the form shown by broken lines in FIG. 1B. 3 is a view of the heat-melting resist layer 19 obliquely from above.
이어서, 제1c도와 같이, 레지스트층(19)을 CF4+02,CHF3+O2또는 CHF3+O2등의 불소계 기체(20)로 드라이에 칭한다. 이 드라이에칭에 의해, 레지스층(19)의 오목 마이크로렌즈 형상이 그 레지스트층(19)밑의 질화실리콘 층(17)으로 전사된다. 구체적으로는, 예컨데 출력 약 200W의 SF6를 플라즈마 에칭할 경우, 선택비가 2 : 1이상으로 되어, 질화실리콘 층(17)의 최종 형상은 레지스트층(19)의 오목 마이크로렌즈 형상을 길이방향으로 2배 확장한 형상으로 된다.Next, as shown in FIG. 1C, the resist layer 19 is called dry with a fluorine-based gas 20 such as CF 4 +0 2, CHF 3 + O 2, or CHF 3 + O 2 . By this dry etching, the concave microlens shape of the resist layer 19 is transferred to the silicon nitride layer 17 under the resist layer 19. Specifically, for example, when plasma-etching SF 6 with an output of about 200 W, the selectivity is 2: 1 or more, and the final shape of the silicon nitride layer 17 has the concave microlens shape of the resist layer 19 in the longitudinal direction. It becomes the shape extended twice.
제1d도에는, 오목 마이크로렌즈로 형성된 질화실리콘 층(17)의 최종형상이 도시된다.In FIG. 1d, the final shape of the silicon nitride layer 17 formed by the concave microlens is shown.
제1a도 내지 d도에 도시된 제조방법은 재현성이 높고 안정성이 좋다. 그러나, 오목 마이크로렌즈로 되는 질화실리콘층(17) 바로 밑과 광전변환부(1)사이에 비교적 굴절률이 낮은(통상 약1.5)유리로 제작된 평탄화층(16)을 삽입하기 때문에, 이 평탄화층(16)이 오목 마이크로 렌즈로 되는 질화실리콘층(17)의 평행화성능을 어느정도 저하시킬 가능성이 있다.The manufacturing method shown in FIGS. 1A to 1D has high reproducibility and good stability. However, since the planarization layer 16 made of glass having a relatively low refractive index (usually about 1.5) is inserted between the photoresist part 1 and the silicon nitride layer 17 which becomes a concave microlens, this planarization layer There is a possibility that the parallelization performance of the silicon nitride layer 17 which becomes the concave micro lens 16 is somewhat reduced.
따라서, 기상 성장에 있어서 질화실리콘의 스탭 커버리지를 양호하게 이용하기 위해, 상기 보호막(5)상에 직접 질화실리콘 층(17)을 형성할 수 있다. 이 경우, 제1e도와 같이, 두께 약 2.0㎛의 모조의 오목 마이크로렌즈(170)를 얻을 수 있다. 격자형 레지스트(18)가 열용융되고 에칭되어 있는 제 1b도 및 c도의 전사방법을 사용해, 오목 마이크로렌즈(170)의 오목 형상을 강조하여, 그 오목 마이크로렌즈(170)의 형상을 제1d도와 같은 양호한 형상의 오목 마이크로렌즈와 동일한 형상으로 한다. 딸사서, 오목 마이크로렌즈(170)를 평행화성능이 좋은 오목 마이크로렌즈로 형성할 수 있다. 그후, 제 9b도와 같이, 상기 오목 마이크로렌즈(170)의 표면을 PMMA(polymethylmetha crylate)등의 투명 평탄화 수지층으로 평탄하게 오버코팅하고, 이 평탄화 수지의 표면상에 통상의 방식으로 볼록 마이크로렌즈(197)를 형성하여, 본 발명의 고체 촬상장치를 형성한다. 투명 평탄화 수지층(186)은 볼록 마이크로렌즈(197)를 지지하는 지지층이다. 오목 마이크로렌즈(170)는 투명 수지층(186)과 볼록 마이크로렌즈(197)중의 어느것보다 굴절률이 높은 재료로 형성된다.Therefore, the silicon nitride layer 17 can be formed directly on the protective film 5 in order to make good use of the step coverage of silicon nitride in vapor phase growth. In this case, a pseudo concave microlens 170 having a thickness of about 2.0 μm can be obtained as shown in FIG. 1E. The concave shape of the concave microlens 170 is emphasized by using the transfer method of FIGS. 1b and c, in which the lattice resist 18 is hot melted and etched, and the shape of the concave microlens 170 is shown in FIG. It is set as the same shape as the concave micro lens of the same favorable shape. The concave microlens 170 can be formed into a concave microlens with good parallelization performance. Thereafter, as shown in FIG. 9B, the surface of the concave microlens 170 is flatly overcoated with a transparent flattening resin layer such as polymethylmetha crylate (PMMA), and convex microlenses (in a conventional manner) on the surface of the flattening resin. 197, to form a solid-state imaging device of the present invention. The transparent flattening resin layer 186 is a support layer that supports the convex microlenses 197. The concave microlenses 170 are formed of a material having a higher refractive index than any of the transparent resin layer 186 and the convex microlenses 197.
이 고체촬상장치는 오목 마이크로렌즈(170)를 이용해, 전극을 포함한 실질적인 조리개(204)상으로의 제9b도에 도시된 경사입사광(199)을 평행하게 하여, 그 경사 입사광(199)이 광전변환부(207)로 입사되게 할 수 있다. 따라서, 상기 고체촬상장치에서는, 종래에는 조리개(204)에 의해 막혀 광전변환부(207)로 입사되지 않던 경사입사광(199)을 광전변환부(207)로 입사시킬 수 있다. 따라서, 이 고체촬상장치에 의하면 감도가 향상된다.This solid-state imaging device uses the concave microlens 170 to parallel the inclined incident light 199 shown in FIG. 9B onto the substantially diaphragm 204 including an electrode, so that the inclined incident light 199 is photoelectric converted. Incident to the unit 207 can be made. Therefore, in the solid state imaging device, the inclined incident light 199 that has been blocked by the aperture 204 and has not been incident to the photoelectric conversion unit 207 can be incident to the photoelectric conversion unit 207. Therefore, according to this solid state imaging device, the sensitivity is improved.
오목 마이크로렌즈(170)는, 고체촬상장치의 마이크로렌즈 등의 특수한 광학계에서, 고체촬상장치의 수광측 구멍에 상당하는 상면(像面)조리개를 실질적으로 확대하는 역할을 한다.The concave microlens 170 serves to substantially enlarge the image aperture corresponding to the light-receiving side hole of the solid state imaging device in a special optical system such as a microlens of the solid state imaging device.
종래에는 광전변환부의 표면에 광속의 초점이 맞춰지도록 배열하였지만, 본 발명의 고체촬상장치는 이 광속을 제9b도에 도시된 바와같이 광전변환부(207)에 큰 입사단면적을 갖는 평행광속으로 변환할 수 있다.Conventionally, although the arrangement of the light beam is focused on the surface of the photoelectric conversion portion, the solid-state imaging device of the present invention converts the light flux into parallel light flux having a large incident cross-sectional area in the photoelectric conversion portion 207 as shown in FIG. 9B. can do.
따라서, 본 발명의 고체촬상장치에서는, 제8b도의 (B)에 도시된 종래에의 광속통과영역(192)을 제 8d도에 도시된 광속통과영역(202)으로 확대할 수 있다. 그결과, 광속통과영역(202)내의 단위체적당의 광자 밀도가 저하된다. 따라서, 제 8b도의 (C)에 도시된 바와같이, 발생된 신호전자의 국소적인 과포화(NsAt)를 방지하여, 광전변활율의 일시적인 저하를 방지할 수 있다.Therefore, in the solid-state imaging device of the present invention, the conventional light beam passing region 192 shown in FIG. 8B can be expanded to the light beam passing region 202 shown in FIG. 8D. As a result, the photon density per unit volume in the beam passing region 202 is lowered. Therefore, as shown in FIG. 8C (C), it is possible to prevent local supersaturation (NsAt) of the generated signal electrons, thereby preventing the temporary decrease in photoelectric saturation rate.
제8c도에 도시된 바와같이, 상기 고체촬상장치는 종래예와 비교하여 입사광속(210)을 광전변환영역(201)의 표면에 평행한 횡방향으로 확장할 수 있기 때문에, 단위 구배가 큰 광전변환부의 주변 단부, 즉 천이확률이 높은 완전 공핍화 영역에서 광전변환을 행할 수 있다. 이 때문에, 광전변환 효율이 향상된다.As shown in FIG. 8C, the solid-state imaging device can extend the incident light beam 210 in the transverse direction parallel to the surface of the photoelectric conversion region 201 as compared with the conventional example, and thus has a large unit gradient. Photoelectric conversion can be performed at the peripheral end of the converter, i.e., the complete depletion region with high transition probability. For this reason, photoelectric conversion efficiency improves.
상기 실시예의 고체촬상장치에 의하면, 제8b도의 (B)에 도시된 바와같이, 스미어의 원인이 될 수 있는 작은 각도의 경사입사광(193)을 상기 오목 마이크로렌즈(170)에 의해 평행하게 할 수 있다. 따라서, 스미어의 저감을 도모할 수 있다.According to the solid state imaging device of this embodiment, as shown in Fig. 8B (B), the inclined incident light 193 of a small angle which may cause smear can be paralleled by the concave microlens 170. have. Therefore, smear reduction can be aimed at.
[실시예 2]Example 2
제 4a 내지 c도에 본 발명의 고체촬상장치의 제조방법의 제2실시예를 나타내며, 단위화소 셀의 오목 마이크로렌즈 형성 과정을 도시한다.4A to C show a second embodiment of the manufacturing method of the solid-state imaging device of the present invention, and show a concave microlens forming process of the unit pixel cell.
제 4a도에 도시된 바와같이, 광전변환부(41)를 포함하는 기판상의, 상기 광전변환부(41)에 대향하지 않는 영역에 층간절연막(42)을 삽입한 전송전극들(43)을 먼저 형성한다. 이 전송적극(43)을 덮는 차광막(44)을 형성하고, 이 차광막(44)과 상기 광전변환부(41)를 덮는 보호막(45)을 형성한다. 이어서, 상기 전송전극(43) 등에 의한 단차를 경감하기 위해, 상기 보호막(45)의 위에, 예컨대 폴리스티렌 등의 굴절률이 높은 수지로 된 평탄화층(51)을 형성하고, 이 평탄화층(51)에 의해 요철표면을 평탄화한다. 이어서, 오목 렌즈층(52)을 형성한다. 이 오목렌즈층(52)은, 예컨대 노볼락 수지나 폴리스티렌 등의 열가소성 수지(임계온도 120-180℃, 굴절률 1.6이상)를 베이스로 하는 감광성수지를 스핀코팅 등의 방법을 이용해 평탄화층(51)위에 코팅한 뒤, 리소그 래피법으로 패턴화하여 격자형상으로 형성한다.As shown in FIG. 4A, the transfer electrodes 43 having the interlayer insulating film 42 inserted in a region not facing the photoelectric conversion section 41 on the substrate including the photoelectric conversion section 41 are first placed. Form. A light shielding film 44 covering the transmission positive electrode 43 is formed, and a protective film 45 covering the light shielding film 44 and the photoelectric conversion part 41 is formed. Subsequently, in order to reduce the step by the transfer electrode 43 or the like, a planarization layer 51 made of a resin having a high refractive index, such as polystyrene, is formed on the passivation layer 45, and in this planarization layer 51. As a result, the uneven surface is flattened. Next, the concave lens layer 52 is formed. The concave lens layer 52 is a planarization layer 51 using, for example, spin coating or the like of a photosensitive resin based on a thermoplastic resin (threshold temperature 120-180 ° C., refractive index 1.6 or more) such as novolak resin or polystyrene. After coating on it, it is patterned by lithography to form a lattice shape.
상기 오목렌즈층(52)의 형상은 제2도에 도시된 바와같은 격자형태가 일반적이지만, 관통부를 장방형이 아닌 타원형으로 형성한다면, 이들을 미세한 피치로 배열해도 해상이 용이해질 수 있다. 또, 제4b도에 도시된 바와같이, 열용융에 의해 이상적인 오목 마이크로렌즈 형상을 쉽게 얻을 수 있다.The shape of the concave lens layer 52 is generally in the form of a lattice as shown in FIG. 2, but if the penetrating portion is formed in an elliptical shape instead of a rectangular shape, resolution may be facilitated even when these are arranged at a fine pitch. Further, as shown in FIG. 4B, the ideal concave microlens shape can be easily obtained by thermal melting.
상기 오목렌즈층(52)의 두께는 광학계의 기하학적인 구성에 크게 의존하므로, 최종적으로 이런 기하학적인 구성을 기본으로 하여 결정될 수 있다. 그러나, 평행화 성능의 관점에서는 오목렌즈층(52)의 두께는 1㎛ 이상인 것이 바람직하다.Since the thickness of the concave lens layer 52 largely depends on the geometric configuration of the optical system, it can finally be determined based on this geometric configuration. However, from the viewpoint of parallelization performance, the thickness of the concave lens layer 52 is preferably 1 μm or more.
제4b에 도시된 바와같이, 오목렌즈층(52)을 열용융하여 오목랜즈 형상으로 한 뒤, 제4c도와 같이, 오목렌즈층(52)의 위에 오목렌즈층보다 굴절률이 낮은 투명한 저굴절률 수지층 또는 평탄화층(53)을 형성한다.As shown in FIG. 4B, the concave lens layer 52 is thermally melted to form a concave lens shape, and as shown in FIG. 4C, a transparent low refractive index resin layer having a lower refractive index than the concave lens layer on the concave lens layer 52 Alternatively, the planarization layer 53 is formed.
저굴절률 수지층(53)의 재료는 낮은 굴절률이 필요하기 때문에 상당히 제한적이다. 굴절률은 구성분자의 분극률 및 분자량에 크게 의존하고, 그 두가지가 작을수록 저굴절률을 갖기 때문에 좋다. 현재는, 아사이 글래스사의 CYTOP 등의 투명 불소수지가 약 1.34정도의 저굴절률을 갖는다고 알려져있다. 그러나, 상기 불소수지는 소수, 소유성이고, 이 때문에 표면에너지가 비교적 낮고 밀착성이 극히 떨어진다. 따라서, 밀착도를 강화하기 위해, 계면활성제 등으로 구성된 밀착강화 박막을 상기 저굴절률 수지층(53)에 인접하여 밀착되게 삽입하는 것이 좋다.The material of the low refractive index resin layer 53 is considerably limited because a low refractive index is required. The refractive index depends largely on the polarization rate and the molecular weight of the constituent molecules, and the smaller the two are, the better the refractive indexes are. At present, it is known that transparent fluorine resins such as CYTOP of Asai Glass have a low refractive index of about 1.34. However, the fluorine resin is few and oleophobic, and thus the surface energy is relatively low and the adhesion is extremely poor. Therefore, in order to enhance the adhesion, it is preferable to insert the adhesion strengthening thin film composed of a surfactant or the like into close contact with the low refractive index resin layer 53.
상기 저굴절률 수지층(53)위에는, 지지층으로서 버퍼층(54)을 형성한다. 이 버퍼층(54)은, 그 상하 양측 층과의 밀착성 및 다른 물리화학적인 매칭을 양호하게하는 역할을 하는 매우 중요한 층이다. 이 버퍼층(54)은 아크릴 수지로 제작하는 것이 좋다.On the low refractive index resin layer 53, a buffer layer 54 is formed as a support layer. The buffer layer 54 is a very important layer that serves to improve adhesion to the upper and lower layers and other physicochemical matching. This buffer layer 54 is preferably made of acrylic resin.
끝으로, 버퍼층(54) 위에 볼록 마이크로렌즈(57)를 형성한다.Finally, convex microlenses 57 are formed on the buffer layer 54.
제4c도에 도시된 제2실시예에 따라 제조된 고체촬상장치에서는 상기 저굴절률 수지층(53)이 있기 때문에 오목렌즈층(52)의 평행화 효과를 향상시킬 수 있다.In the solid-state imaging device manufactured according to the second embodiment shown in FIG. 4C, since the low refractive index resin layer 53 is provided, the paralleling effect of the concave lens layer 52 can be improved.
[실시예 3]Example 3
제5a도 및 b도는 본 발명의 고체촬상장치의 제작방법의 제3실시예를 나타내며, 단위화소 셀의 오목 마이크로렌즈의 형성공정을 도시한 것이다. 이 실시예에서, 굴절률이 높은 평탄화층(71)을 형성하기까지의 공정은 상술한 제2실시예와 동일하므로, 설명을 생략한다.5A and 5B show a third embodiment of the manufacturing method of the solid state imaging device of the present invention, and show a process of forming a concave microlens of a unit pixel cell. In this embodiment, the steps up to forming the planarization layer 71 having a high refractive index are the same as in the above-described second embodiment, and thus description thereof is omitted.
본 실시예에서는, 제 5a도와 같이, 상기 평탄화층(71)의 위에 오목마이크로렌즈층의 토대가 되는 격자형 패턴의 레지스트층(75)을 형성한다. 이 레지스트층(75)은 감광성 수지로 패턴형성되고, 광전변환부(61)에 대향하는 수광영역을 둘러싼다. 참조부호(63)는 전송전극이다.In the present embodiment, as shown in FIG. 5A, a resist layer 75 having a lattice pattern serving as the foundation of the concave microlens layer is formed on the planarization layer 71. As shown in FIG. The resist layer 75 is patterned with a photosensitive resin, and surrounds the light receiving region facing the photoelectric conversion section 61. Reference numeral 63 is a transfer electrode.
상기 레지스트층(75)을 g선 또는 i선을 흡수하는 염료를 함유한 재료로 형성할 경우에는, 마이크로렌즈 형성공정의 리소그래픽 처리중에 고반사율 차광막(64)에서의 반사를 방지할 수 있어, 안티-헐레이션(anti-halation)효과를 기대할 수 있다. 레지스트층(75)을 노볼락 수지로 형성할 경우에도, g-선과 i-선 흡수효과가 있다.When the resist layer 75 is formed of a material containing a dye that absorbs g-rays or i-rays, it is possible to prevent reflection in the high-reflectance light shielding film 64 during the lithographic process of the microlens forming step, Anti-halation effects can be expected. In the case where the resist layer 75 is formed of a novolac resin, g-ray and i-ray absorption effects are obtained.
이어서, 제5b도와 같이, 굴절률이 높은 수지(예컨대, 포리스티랜)를 스핀코팅법 등으로 레지스트층(75)과 평탄화층(71)위에 코팅하여 오목 마이크로렌즈층(76)을 형성한다. 오목 마이크로렌즈층(76)은 오버코팅층이다, 오목 마이크로렌즈층(76)의 형성은 레지스트층(75)의 레지스트 패턴의 선폭과 고굴절률 수지의 점성을 조정하여서만 제어될 수 있다. 이렇게 되면, 오목 마이크로렌즈층(76)을 비교적 재현성이 양호하게 형성할 수 있는 이점이 있다.Subsequently, as shown in FIG. 5B, a resin having a high refractive index (for example, polystyrene) is coated on the resist layer 75 and the planarization layer 71 by spin coating or the like to form a concave microlens layer 76. The concave microlens layer 76 is an overcoating layer. The formation of the concave microlens layer 76 can be controlled only by adjusting the line width of the resist pattern of the resist layer 75 and the viscosity of the high refractive index resin. In this case, there is an advantage that the concave microlens layer 76 can be formed with relatively good reproducibility.
그후, 제2실시예와 같은 방식으로, 굴절률이 오목 마이크로렌즈층(76)보다 굴절율이 낮은 수지재료로 된 저굴절룰 수지층(53)과, 버퍼층(54) 및 볼록 마이크로렌즈(57)를 제5b와 같이 차례대로 형성한다. 고체촬상장치의 제조는 이렇게 해서 완료된다.Then, in the same manner as in the second embodiment, the low refractive index resin layer 53 made of a resin material having a refractive index lower than that of the concave microlens layer 76, the buffer layer 54 and the convex microlens 57 are It forms in order as 5b. The manufacture of the solid state imaging device is thus completed.
[실시예 4]Example 4
제7도에는 본 발명의 고체촬상장치의 제조방법의 제4실시예에 의한 오목 마이크로렌즈의 형성공정이 도시되어 있다.7 shows a process of forming a concave microlens according to a fourth embodiment of the method of manufacturing a solid-state imaging device of the present invention.
제7a도에 도시된 바와같이, 광전변환부(81), 전송전극(83), 충간절연막(82) 및 차광막(84)의 위에 형성된 보호막(85)상에, 굴절률이 높은 오목 마이크로렌즈(86)를 형성한다. 이 오목 마이크로렌즈(86)위에, 제3실시예의 레지스트층(75)과 동일한 수지로 제조된 레지스트(95)를 도포하고, 이 레지스트(95)를 포토리소그래피 기술로 노광하여 제7b도와 같이, 상기 광전변환부(81)에 대향하는 구멍 부분을 둘러싸는 격자형의 패턴으로 형성한다.As shown in FIG. 7A, the concave microlens 86 having a high refractive index is formed on the protective film 85 formed on the photoelectric conversion part 81, the transfer electrode 83, the interlayer insulating film 82, and the light shielding film 84. ). On this concave microlens 86, a resist 95 made of the same resin as that of the resist layer 75 of the third embodiment is applied, and the resist 95 is exposed by photolithography to expose the resist 95 as described above. It is formed in a lattice pattern surrounding the hole portion facing the photoelectric conversion section 81.
이어서, 제7a도와 같이, 상기 격자형 패턴으로 형성된 레지스트(95)를 열처리 등으로 충분히 경화한다.Subsequently, as shown in FIG. 7A, the resist 95 formed in the lattice pattern is sufficiently cured by heat treatment or the like.
이어서, 제7c도와 같이, 상기 레지스트(95)의 표면과 상기 오목 마이크로렌즈(86)의 표면상에, 오목 마이크로렌즈(86)의 재료보다 굴절률이 낮은 저굴절률 수지(예컨대, CYTOP)를 코팅하여 오목렌즈 설치층(100)를 형성한다.Next, as shown in FIG. 7C, a low refractive index resin (eg, CYTOP) having a lower refractive index than the material of the concave microlens 86 is coated on the surface of the resist 95 and the concave microlens 86. The concave lens attachment layer 100 is formed.
다음, 제7d도와 같이, 상기 오목 렌즈 설치층(100)의 표면을 제3실시예의 오버코팅 재료로 사용된 타입의 고굴절률 수지(101)(예컨대, 폴리스티렌)로 오버코팅하여, 오목렌즈 설치층(100)의 단차를 평탄화한다. 그후, 상기 수지(101)상에 골률이 작은 볼록 마이크로렌즈(97)를 형성한다.Next, as shown in FIG. 7D, the surface of the concave lens mounting layer 100 is overcoated with a high refractive index resin 101 (for example, polystyrene) of the type used as the overcoating material of the third embodiment. The step of 100 is flattened. Thereafter, a convex microlens 97 having a small percentage of bone is formed on the resin 101.
상기 오목렌즈 설치층(100)은 상기 볼록 마이크로렌즈(97)를 구성하는 재료보다 굴절률이 낮은 재료로 제조된다.The concave lens attachment layer 100 is made of a material having a lower refractive index than that of the material constituting the convex microlens 97.
제4실시예에 의해 제조된 고체촬상장치의 집광동작 개념을 제6a도 내지 c도를 참조하여 설명한다. 제6a도에는 종래예의 집광동작 개념을 도시하였고, 제6b도에는 본 발명의 제1 내지 3 실시예의 집광동작 개념을 도시하였으며, 제 6c도에는 본 발명의 제4실시예의 집광동작 개념을 도시하였다.The concept of the condensing operation of the solid-state imaging device manufactured by the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 6A to 6C. FIG. 6A illustrates the condensing operation concept of the conventional example, and FIG. 6B illustrates the condensing operation concept of the first to third embodiments of the present invention, and FIG. 6C illustrates the condensing operation concept of the fourth embodiment of the present invention. .
제6a도와 같이, 상기 종래에는 에지부 양각이 60°미만으로 정의된 비교적 곡률이 적은 볼록 마이크로렌즈를 구비한다. 이 볼록 마이크로렌즈의 곡률과 유효 초점거리 OF1(점 0에서 F1까지의 거리)은 경우에 따라 다양한 값을 취할 수 있다.As shown in FIG. 6A, the conventional art includes a relatively low-convex convex microlens with an edge relief of less than 60 °. The curvature of the convex microlenses and the effective focal length OF1 (distance from point 0 to F1) can take various values in some cases.
본 발명의 목적은, 전극의 측벽을 포함한 실질적인 조리걔(174)에 의해 입사광이 방해되는 문제점을 극복하는데 있다. 입사광을 방해하는 문제에 대한 기본적인 개선 방향은, 광진행 방향으로 제6a도에 도시된 조리개 위치앞쪽에 입사광을 집광하는 것, 및 상기 입사광의 광속을 상기 조리개 위치로부터 이미지 필드까지 평행화하는데 있다.An object of the present invention is to overcome the problem that the incident light is disturbed by the substantial cooker 174 including the side wall of the electrode. The basic improvement direction for the problem of disturbing incident light is to focus the incident light in front of the aperture position shown in FIG. 6A in the light traveling direction, and to parallelize the luminous flux of the incident light from the aperture position to the image field.
고체촬상장치의 마이크로렌즈는 이른바 결상(結像) 광학계의 범주에는 속하지 않는다. 즉, 고체촬상장치의 마이크로렌즈는 마이크로렌즈 표면에 입사하는 방사속(이 방사속의 무리량은 에너지 형태이다)을 손실 없이 광전변환영역으로 유도하기 위해 설치된 특수한 광학계이다.The microlenses of the solid state imaging device do not belong to the category of so-called imaging optical systems. That is, the microlens of the solid state imaging device is a special optical system installed to guide the radiation flux incident on the surface of the microlens (the amount of the radiation flux in the form of energy) into the photoelectric conversion region without loss.
입사광을 광전변환부로 유도하는 과정에서의 손실을 저감하는 관점에서 보면, 제6a도의 종래에는, 다음 (i) 내지 (iii)의 3가지 결점을 갖는다. 즉, (i)광의 도파설비가 확립되어 있지 않기 때문에, 어떠한 경사입사광이라도 조리개(174)에 의해 손실되고, (ii)초점거리와 밀접한 관계가 있는 영상의 횡배율이 장초점 렌즈계에서는 커지므로, 이미지가 상면(像面) 조리개보다 커지게 되고, 이것은 마이크로렌즈의 중요한 임무인 집광면에서 상당히 비효율적이며; (iii)곡률이 큰 렌즈(렌즈의 에지부의 양각이 60°이상)를 채택할 경우, 렌즈 표면에서의 입사광의 반사는 더 이상 무시할 수 없다.From the viewpoint of reducing the loss in the process of inducing incident light into the photoelectric conversion section, the conventional art of FIG. 6A has the following three drawbacks (i) to (iii). That is, since (i) the waveguide facility of the light is not established, any oblique incident light is lost by the aperture 174, and (ii) the horizontal magnification of the image closely related to the focal length increases in the long focal length lens system. The image becomes larger than the top aperture, which is quite inefficient at the light collecting surface, which is an important task of microlenses; (iii) When adopting a lens with a large curvature (embossed at an edge portion of the lens of 60 ° or more), reflection of incident light on the lens surface can no longer be ignored.
상기 결정(i)은 본 발명의 제1 및 제2실시예에 의해 개선될 수 있고, 결점(ii)는 제6b도에 도시된 볼록 마이크로렌즈의 곡률을 크게하면 극복될 수 있다.The crystal (i) can be improved by the first and second embodiments of the present invention, and the defect (ii) can be overcome by increasing the curvature of the convex microlens shown in Fig. 6b.
그러나, 제6b도에 도시된 것과 같이 볼록 마이크로렌즈의 곡률을 증가시키면, 렌즈 표면에서의 반사광에 의해 상당한 손실이 발생하므로, 상기 결점(iii)을 극복할 수는 없다.However, increasing the curvature of the convex microlenses, as shown in FIG. 6B, causes considerable losses due to reflected light on the lens surface, and thus cannot overcome the above defect (iii).
따라서, 제6c도에 도시된 제4실시예에 따라 제조된 고체촬상장치에서는, 저굴절률(약1.3)의 재료로 제조된 오목렌즈 설치층(100)을 고굴절률(약1.6)의 재료로 제조된 곡률이 작은 볼록 마이크로렌즈(97)바로 밑에 설치한다. 지지층(101)과 볼록 마이크로렌즈(97)가 함께 볼록 마이크로렌즈를 구성한다.Therefore, in the solid-state imaging device manufactured according to the fourth embodiment shown in FIG. 6C, the concave lens installation layer 100 made of a material having a low refractive index (about 1.3) is made of a material having a high refractive index (about 1.6). Immediately below the convex microlens 97 with a small curvature. The support layer 101 and the convex microlenses 97 together form a convex microlens.
제6c도에 따르면, 제 6b도에 비교할 수 있는 방사속이 오목렌즈설치층(100)의 표면에서 굴절되어 오목 마이크로렌즈(86)가 없을 경우의 가상의 초점 F에 초점이 맞춰지는 광하계로 된다. 즉, 제6c도의 구조에서는 볼록 마이크로렌즈의 최상부 표면의 곡률은 제6b도의 구조에 비해 작지만 제6b도의 구조와 광학적으로 동등한 집광특성을 갖도록 된 것이다. 그 이유는, 제6c도의 주변광선이 가상초점 F에 대해 이루는 각도θ 가 제6b도의 주변광선이 가상초점 F에 대해 이루는 각도θ와 동일하기 때문이다.According to FIG. 6C, the radiation flux comparable to FIG. 6B is refracted at the surface of the concave lens installation layer 100, resulting in an optical field in which the virtual focal point F in the absence of the concave microlens 86 is focused on. . That is, in the structure of FIG. 6C, the curvature of the uppermost surface of the convex microlens is smaller than that of FIG. 6B, but has a light converging characteristic optically equivalent to that of FIG. 6B. This is because the angle θ of the peripheral light of FIG. 6C with respect to the virtual focal point F is the same as the angle θ of the peripheral light of FIG. 6B with respect to the virtual focal point F. FIG.
이와 같은 제6c도의 구조에 따르면, 제6b도의 구조에 비해 볼록 마이크로렌즈의 표면에서의 반사를 낮출 수 있고, 또한 제6b도의 구조와 동등한 집광특성을 실현할 수 있다.According to the structure of FIG. 6C, the reflection on the surface of the convex microlens can be lowered compared to the structure of FIG. 6B, and the light condensing characteristic equivalent to that of FIG. 6B can be realized.
이상의 설명에서 분명히 알 수 있겠지만, 본 발명의 고체촬상장치는, 광전변환부와 볼록 마이크로렌즈 사이에 형성되어 상기 볼록 마이크로렌즈를 지지하는 지지층 및 상기 지지층의 바로 밑에 놓여 볼록 마이크로렌즈와 지지층의 재료보다 굴절률이 높은 재료로 제조된 오목 마이크로렌즈층을 구비한다.As will be clear from the above description, the solid-state imaging device of the present invention is formed between the photoelectric conversion unit and the convex microlenses, and is disposed below the support layer and the support layer for supporting the convex microlenses, and the material of the convex microlenses and the support layer. And a concave microlens layer made of a material having a high refractive index.
따라서, 본 발명의 고체촬상장치는, 상기 오목 마이크로렌즈층이 상기 볼록 마이크로렌즈에 집광된 광을 상기 광전변환부로 수직입사광에 가깝게 평행화하여 입사시키도록 설계되었다.Therefore, the solid-state imaging device of the present invention is designed such that the concave microlens layer causes light condensed on the convex microlens to be incident to the photoelectric conversion part in parallel parallel to the incident light.
상기 집광된 광을 평행화하면, 광전변환부상의 광전변환부와 대향하는 공간을 둘러싸는 조리개에 집광된 광이 충돌하는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에 감도가 향상된다.By parallelizing the focused light, the focused light can be prevented from colliding with an aperture surrounding a space facing the photoelectric conversion part on the photoelectric conversion part. This improves the sensitivity.
또, 상기 집광된 광을 평행화하면, 집광된 광이 이루는 광속이 상기 광진변환부로 입사하는 면적을 증가시킬 수 있다. 이렇게 되면, 광전변환부의 유효 이용면적이 증가하여, 감도가 향상된다.In addition, when the condensed light is parallelized, an area of the light beam formed by the condensed light may be increased to the light conversion part. In this case, the effective utilization area of the photoelectric conversion unit is increased, and the sensitivity is improved.
또, 본 발명에 따른 고체촬상소자에서는, 오목 마이크로렌즈층이 볼록 마이크로렌즈에 의해 집광된 광선을 광전변환부상으로 수직 입사광에 가깝게 평행화하여 입사시키도록 설계되었다.In addition, in the solid state image pickup device according to the present invention, the concave microlens layer is designed so that the light beams collected by the convex microlenses are incident in parallel with the vertical incident light onto the photoelectric conversion portion.
상기 볼록 마이크로렌즈를 구성하는 재료의 굴절률이 상기 오목렌즈 설치층을 구성하는 재료의 굴절률보다 높으므로, 상기 볼록 마이크로렌즈에서 집광된 광속이 상기 오목렌즈 설치층에 의해 확산되는 경우가 없다. 이 때문에, 집광특성의 향상을 도모할 수 있다.Since the refractive index of the material constituting the convex microlens is higher than the refractive index of the material constituting the concave lens attachment layer, the luminous flux collected by the convex microlens is not diffused by the concave lens attachment layer. For this reason, the condensing characteristic can be improved.
또한, 지지층 바로 아래에 제공되는 오목 렌즈 설치층이 지지층에 비해 굴절률이 낮은 재료로 구성되기 때문에, 초점거리를 증가시키지 않고도, 볼록 마이크로렌즈의 곡률을 오목렌즈 설치층이 없는 경우보다 작게 할 수 있다. 따라서, 볼록 마이크로렌즈 표면에서의 입사광의 반사를 방지할 수 있다.In addition, since the concave lens mounting layer provided directly below the support layer is made of a material having a lower refractive index than the support layer, the curvature of the convex microlenses can be made smaller than without the concave lens installation layer without increasing the focal length. . Therefore, reflection of incident light on the convex microlens surface can be prevented.
본 발명의 고체촬상장치의 제조방법에 따르면, 격자형 패턴층을 열용융하여 오목 마이크로렌즈로 형성한 뒤, 오목 마이크로렌즈를 에칭하여 상기 오목 마이크로렌즈의 형태가 오목 마이크로렌즈층의 제공을 위한 평탄층에 전사되게 한다. 본 발명의 고체촬상장치는 이렇게 제조된다.According to the manufacturing method of the solid-state imaging device of the present invention, the lattice pattern layer is thermally melted to form a concave microlens, and then the concave microlens is etched so that the concave microlens is flat to provide a concave microlens layer. Allow to be transferred to the layer. The solid state imaging device of the present invention is thus manufactured.
이 방법에 따르면, 격자형 패턴층을 열용융하여 그 격자형 패턴층을 오목 마이크로랜즈층으로 형성함으로써, 고체촬상장치를 형성한다.According to this method, a solid-state imaging device is formed by thermal melting a lattice pattern layer and forming the lattice pattern layer into a concave microlance layer.
또한, 상기 방법에서, 격자형 패턴층의 위에 투명수지로 된 오버코팅층이 형성되어, 이 오버코팅층이 오목 마이크로렌즈층으로 작용할 수 있다. 따라서, 격자형 패턴층을 열용융하지 않고도 오목 마이크로렌즈층을 제작할 수 있다. 이 때문에 재현성이 양호한 오목 마이크로렌즈층을 형성할 수 있다.Further, in the above method, an overcoat layer made of transparent resin is formed on the lattice pattern layer, so that the overcoat layer can act as a concave microlens layer. Therefore, the concave microlens layer can be manufactured without thermal melting the lattice pattern layer. For this reason, the concave micro lens layer with good reproducibility can be formed.
이상에서 알 수 있듯이, 본 발명의 고체촬상장치는 광전변환부 바로 위에 콜리메이터(collimator)가 장치되어 있기 때문에, 제8d도 및 e도와 같이, 입사광속을 효율적으로 광전변환할 수 있고, 스미어의 원인이 될 수 있는 광전변환부로 경사입사광을 억제할 수 있다. 또한, 제9b도와 같이, 경사입사광의 침입을 방지함으로써, 전체적인 감도의 향상과 스미어의 억제를 동시에 실현할 수 있다.As can be seen from the above, since the collimator is installed directly on the photoelectric conversion unit, the solid state imaging device of the present invention can efficiently photoelectrically convert the incident light beams as shown in FIGS. The incident light may be suppressed by the photoelectric conversion unit. In addition, as shown in FIG. 9B, by preventing the incidence of oblique incident light, it is possible to realize the improvement of the overall sensitivity and the suppression of smear at the same time.
또한, 곡률을 낮춘 가장 바같쪽의 볼록 마이크로렌즈와 저굴절률의 오목 렌즈 설치층을 조합하여, 집광특성을 손상시키지 않고 표면의 광반사를 억제할 수 있다.In addition, by combining the most convex microlens with the lowest curvature and the concave lens attachment layer having a low refractive index, light reflection on the surface can be suppressed without impairing the light condensing characteristics.
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